由于其强大的给电子能力，电子是很有前途的支持材料，可以促进合成氨的过渡金属催化剂。钴(Co)是氨合成中钌的替代非贵金属催化剂；然而，由于弱的Co-N相互作用，很难在低温下达到可接受的活性。

近日，日本东北大学Masaaki Kitano，Hideo Hosono报道了一种新型氢氧化合物BaAl₂O_4−xH_y，它可以显着促进Co上的氨合成（在340 °C和0.90 MPa下为500 mmol g_Co⁻¹h⁻¹），具有非常低的活化能（49.6 kJ mol⁻¹;260−360 °C)，优于最先进的Co基催化剂，在300 °C下可与最新的Ru催化剂相媲美。

文章要点

1）具有填充鳞石英结构的BaAl₂O_4−xH_y具有容纳阴离子电子的间隙笼位点。具有极低功函数（1.7-2.6 eV）的BaAl₂O_4-xH_y表面可以向Co强烈提供电子，这在很大程度上促进了N₂在晶格H-离子的帮助下还原为氨。

2）具有三维AlO₄基四面体骨架的BaAl₂O_4−xH_y填充鳞石英结构具有很好的化学稳定性，可保护容纳的电子和H-离子不被氧化，从而对环境大气具有稳健性和良好的可重复使用性。

参考文献

Yihao Jiang, et al, Boosted Activity of Cobalt Catalysts for Ammonia Synthesis with BaAl2O4−xHy Electrides, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c01074

https://doi.org/10.1021/jacs.3c01074